晶圆加工工艺中的传输装置论文和设计-侯晓弈

全文摘要

本实用新型涉及一种晶圆加工工艺中的传输装置，其目的是通过改进传输装置中对晶圆进行“取放”的功能结构，从而改变对晶圆、特别是超薄晶圆进行固定和移动的着力方式，达到减少晶圆、尤其是超薄晶圆在加工工艺过程中的破损率的问题。本实用新型的一种晶圆加工工艺中的传输装置，包括传输座和机械臂，所述传输座支撑和驱动所述机械臂移动，所述机械臂的末端安装有至少一个伯努利原理吸盘，所述机械臂利用所述伯努利原理吸盘将晶圆吸附固定和移动。相较于传统的机械夹取式传输和中央强力吸气式吸盘传输，本实用新型可减少因直接触碰造成的应力不均而导致晶圆碎裂、尤其适用于超薄晶圆，可降低生产加工中晶圆的损坏率。

主设计要求

1.一种晶圆加工工艺中的传输装置，其特征在于，包括：传输座和机械臂，所述传输座支撑和驱动所述机械臂移动，所述机械臂的末端安装有至少一个伯努利原理吸盘，所述机械臂利用所述伯努利原理吸盘将晶圆吸附固定和移动；所述伯努利原理吸盘包括一个吸盘本体和吸盘芯，所述吸盘本体包括上部的结合部和下部的扩盘部，在所述吸盘本体中央设有一个竖直延伸的通孔，所述通孔的上部内壁设有内螺纹，所述通孔的呈渐扩状，构成第一导气弧面；所述吸盘芯中间为空心管体，所述空心管体包括第一端、连接部和第二端，所述第一端设有进气口，所述连接部设有外螺纹，所述第二端为外扩形的封闭端；所述吸盘芯穿接在所述吸盘本体中间，借助外螺纹与内螺纹螺纹结合，所述第一端伸出所述通孔上方，所述第二端在所述通孔下方；其中，所述第二端与连接部之间以圆弧面连接，所述圆弧面构成第二导气弧面，在所述第二导气弧面上环向设有若干连通所述空心管体的出气孔，所述第一导气弧面与第二导气弧面形成排气缝，所述出气孔连通所述排气缝。

设计方案

1.一种晶圆加工工艺中的传输装置，其特征在于，包括：传输座和机械臂，所述传输座支撑和驱动所述机械臂移动，所述机械臂的末端安装有至少一个伯努利原理吸盘，所述机械臂利用所述伯努利原理吸盘将晶圆吸附固定和移动；

所述伯努利原理吸盘包括一个吸盘本体和吸盘芯，所述吸盘本体包括上部的结合部和下部的扩盘部，在所述吸盘本体中央设有一个竖直延伸的通孔，所述通孔的上部内壁设有内螺纹，所述通孔的呈渐扩状，构成第一导气弧面；

所述吸盘芯中间为空心管体，所述空心管体包括第一端、连接部和第二端，所述第一端设有进气口，所述连接部设有外螺纹，所述第二端为外扩形的封闭端；所述吸盘芯穿接在所述吸盘本体中间，借助外螺纹与内螺纹螺纹结合，所述第一端伸出所述通孔上方，所述第二端在所述通孔下方；

其中，所述第二端与连接部之间以圆弧面连接，所述圆弧面构成第二导气弧面，在所述第二导气弧面上环向设有若干连通所述空心管体的出气孔，所述第一导气弧面与第二导气弧面形成排气缝，所述出气孔连通所述排气缝。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆加工工艺中的传输装置，其特征在于，在所述外螺纹或内螺纹上设有一层密封胶膜，增强气密性。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆加工工艺中的传输装置，其特征在于，所述机械臂的末端设有一个C形腔体，在所述C形腔体的表面分布有多个伯努利原理吸盘；在所述C形腔体内分布有通气管线，通气管线的一端与高压气源连接，另一端与所述伯努利原理吸盘的进气口以快拆接头连接；所述吸盘本体的结合部外周设有翅片，借助所述翅片与所述C形腔体表面以螺栓连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种晶圆加工工艺中的传输装置，其特征在于，所述扩盘部的底面粘贴结合有柔性的硅胶垫片，所述硅胶垫片呈圆环状，沿着所述扩盘部的靠近外周的位置粘贴结合，所述硅胶垫片下表面设有若干辐射状分布的柔性导气鳍片，各柔性导气鳍片之间有导气通道。

5.根据权利要求3所述的一种晶圆加工工艺中的传输装置，其特征在于，所述机械臂为可翻转式结构，其包括与传输座连接的连接臂、与连接臂连接的翻转臂、设有所述C形腔体的机械手；所述连接臂内部设为空腔，所述空腔内安装有步进电机；所述翻转臂的一端插入所述空腔，并与所述步进电机耦接；所述翻转臂的另一端与所述机械手在转动方向上固定连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及晶圆加工技术领域，尤其涉及一种晶圆加工工艺中的传输装置。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，是制造半导体芯片的基本材料，由于其形状为圆形，故称为晶圆。超薄晶圆是指使用Taiko减薄工艺研削后所形成的具有特殊结构的晶圆。所采用的减薄工艺只对晶圆的中间区进行研削减薄，使得减薄后的晶圆中心区厚度达到30μm至100μm，而对晶圆的环形边缘不进行减薄操作，边缘厚度保持为约725μm。随着半导体器件向着精微化方向发展，其所用晶圆的晶圆厚度变得越来越薄，超薄晶圆在实际生产中被使用的越来越多。

在实际生产工艺过程中，晶圆需要进行传输。通常的加工过程是将晶圆从存放盒中取出，先到校准器上进行晶圆中心位置的校准和晶圆边缘缺口的识别，然后才输送到相应的工艺站点进行相应具有的加工处理。

为了提高生产效率、降低生产成本，在实际的生产中要求晶圆的传输具有更高的速度。但在目前对晶圆的传输过程中，晶圆的传输方式主要是利用机械手夹持传输或吸气式吸盘传输。对于机械手夹持式传输而言，需与晶圆表面进行直接机械接触，并依靠摩擦力进行夹持和传输，不可避免地会产生应力集中问题，易造成晶圆破碎。吸气式吸盘传输为吸盘表面直接接触晶圆表面后再抽真空吸附，两者之间的相对姿态难以保持绝对平行，使吸盘表面触碰到晶圆表面时的碰触力不易控制，导致应力集中，出现晶圆破碎。其次，普通的吸气式吸盘通常包括多个小吸盘，而各个小吸盘之间的实际真空度有差异，导致晶圆表面受力不均匀，从而导致晶圆破碎。

对于中心区厚度小于100μm的超薄晶圆，其形状较为特殊：在晶圆中心区，厚度约为30μm至100μm；而在晶圆环形边缘，厚度则为约725μm。从整个晶圆来看，晶圆的中间具有一个凹陷部。存放时，为避免超薄晶圆的中间薄区被碰触而破碎，通常将具有凹陷部的一面朝下地放在存放盒中，利用其较厚的边缘与存放盒中的支撑结构接触，但在晶圆的加工工艺中又需要对超薄晶圆具有凹陷部的一面进行加工，因此需将晶圆具有凹陷部的一面翻转朝上。对于翻转的需求，现有的机械手夹持传输机构或吸气式吸盘传输机构都未给予解决方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种晶圆加工工艺中的传输装置，通过改进传输装置中对晶圆进行“取放”的功能结构，从而改变对晶圆、特别是超薄晶圆进行固定和移动的着力方式，达到减少晶圆、尤其是超薄晶圆在加工工艺过程中的破损率的问题。

本实用新型的技术方案包括：

一种晶圆加工工艺中的传输装置，其包括：传输座和机械臂，所述传输座支撑和驱动所述机械臂移动，所述机械臂的末端安装有至少一个伯努利原理吸盘，所述机械臂利用所述伯努利原理吸盘将晶圆吸附固定和移动。

作为本实用新型一个较佳实施例，其中：

优选地，在所述外螺纹或内螺纹上设有一层密封胶膜，增强气密性。

作为本实用新型一个较佳实施例，其中：

所述机械臂的末端设有一个C形腔体，在所述C形腔体的表面分布有多个伯努利原理吸盘；在所述C形腔体内分布有通气管线，通气管线的一端与高压气源连接，另一端与所述伯努利原理吸盘的进气口以快拆接头连接；所述吸盘本体的结合部外周设有翅片，借助所述翅片与所述C形腔体表面以螺栓连接。

作为本实用新型一个较佳实施例，其中：

所述扩盘部的底面粘贴结合有柔性的硅胶垫片，所述硅胶垫片呈圆环状，沿着所述扩盘部的靠近外周的位置粘贴结合，所述硅胶垫片下表面设有若干辐射状分布的柔性导气鳍片，各柔性导气鳍片之间有导气通道。

作为本实用新型一个较佳实施例，其中：

所述机械臂为可翻转式结构，其包括与传输座连接的连接臂、与连接臂连接的翻转臂、设有所述C形腔体的机械手；所述连接臂内部设为空腔，所述空腔内安装有步进电机；所述翻转臂的一端插入所述空腔，并与所述步进电机耦接；所述翻转臂的另一端与所述机械手在转动方向上固定连接。所述步进电机每次启动旋转半周即停止。

本实用新型的技术效果在于：

本实用新型采用伯努利原理吸盘，实现对晶圆的加工过程中的取放，相较于传统的机械夹取式传输和中央强力吸气式吸盘传输，本实用新型可减少因直接触碰造成的应力不均而导致晶圆碎裂、尤其适用于超薄晶圆，减少生产加工中晶圆的损坏率。

本实用新型改进了伯努利原理吸盘的结构，其结构设计简单、安装容易、吸附效果好。其底部设置的硅胶垫片下表面设有若干沿径向分布的柔性导气鳍片，各柔性导气鳍片之间有导气通道。在对晶圆吸附过程中，这些柔性导气鳍片靠近晶圆，晶圆上表面从中间径向向外流过高速气流，导致晶圆上表面呈真空状态，下表面气压较大，使晶圆被吸附起来，悬浮在柔性导气鳍片下方。柔性导气鳍片具有导引气流和缓冲作用。

相比传统的吸盘采用中央强力吸气产生的真空作用，本实用新型借助伯努利原理吸盘，可减少因吸气式吸盘对晶圆应力过于集中、使其受力不均导致的晶圆破碎问题。

本实用新型的机械臂包含C形腔体，所述C形腔体除了用于分布和安装所述伯努利原理吸盘外，还作为供气管线的固定和安装装置。

本实用新型进一步设计了可翻转结构的机械臂，使晶圆在加工过程中能够依照需要进行翻面。

下面结合附图对本发明的方案和特点作进一步说明。

附图说明

图1本实用新型较佳实施例的机械臂的外部结构示意图。

图2为实用新型较佳实施例的机械臂的内部结构示意图。

图3为本实用新型较佳实施例的机械臂末端的伯努利原理吸盘的剖面结构示意图。

图4为本实用新型较佳实施例的伯努利原理吸盘下表面的硅胶垫片的结构示意图。

具体实施方式

结合图1～2所示，一种晶圆加工工艺中的传输装置100，其包括：传输座10和机械臂20，传输座10支撑和驱动机械臂20移动，在机械臂20的末端设有一个C形腔体21。在该C形腔体21表面分布有4个伯努利原理吸盘30，利用伯努利原理吸盘30吸附和取拿晶圆，使晶圆可在存放位置、校准器、工艺站点之间顺畅地传输。结合图3所述，在C形腔体21内设有通气管线50。这些通气管线50的一端与高压气源连接，另一端与伯努利原理吸盘30的进气口31A以快拆接头连接。通气管线50设有突出于C形腔体21壳体表面的快拆接头51。

伯努利原理吸盘30的结构参见图3所示，包括：吸盘本体32和吸盘芯31，吸盘本体32和吸盘芯31均为中心对称体。吸盘本体32包括上部的结合部321和下部的扩盘部322，中央设有一个竖直延伸的通孔，通孔的上部内壁设有内螺纹321A，通孔下端的呈渐扩状，构成第一导气弧面324。

吸盘芯31中间为空心管体，包括第一端311、连接部312和第二端313。第一端311为开口状，设有进气口31A；连接部312设有外螺纹312B，第二端313为外扩形的封闭端。吸盘芯31穿接在吸盘本体32的通孔320中，借助外螺纹312B与通孔320的内螺纹321A螺合结合，而第一端311伸出至通孔320的上方，第二端313位于通孔320下方。

其中，吸盘芯31的第二端313与连接部312之间以圆弧面连接，该圆弧面构成第二导气弧面314，第二导气弧面314与第一导气弧面324正对构成排气缝34。而在第二端313与连接部312的交接处设有若干出气孔31B，这些出气孔31B连接空心管体的内外，将从进气口31A通入到空心管体内的气体从出气孔31B排到第一导气弧面314与第二导气弧面324构成的排气缝34内。吸盘本体32的结合部321外周设有若干翅片35，借助这些翅片35与C形腔体21的表面壳体以螺栓连接，实现吸盘本体32的固定。

优选地，在外螺纹312B或内螺纹321A上设有一层密封胶膜，使外螺纹312B与内螺纹321A螺合后，螺合处具有很高的气密性。

进一步地，结合图4所示：在扩盘部322的底面还粘贴结合有一层柔性的硅胶垫片33，硅胶垫片33概呈圆环状，其沿着扩盘部322的靠近边缘的位置粘贴结合，在硅胶垫片33下表面设有若干辐射状分布的柔性导气鳍片331，在柔性导气鳍片331之间有导气通道。

机械臂20为可翻转结构，其包括与传输座10连接的连接臂24、与连接臂24连接的翻转臂23、设有所述C形腔体21的机械手22。其中，连接臂24内部设为空腔，空腔内安装有步进电机241。翻转臂23的一端插入该空腔内并与步进电机241耦接，利用步进电机241驱动翻转臂23转动。步进电机241为每次启动后旋转半周(180°)即停止转动。翻转臂23的另一端与机械手22在转动方向上固定连接，借此实现机械手22的翻转，实现由机械手22上的伯努利原理吸盘30所吸附的晶圆进行翻面。

传输装置100的工作过程为：

当伯努利原理吸盘30的底面靠近晶圆时，开启高压气源，使其通过通气管线50向伯努利原理吸盘30的进气口31A通气，气体进入吸盘芯31的空心管体，并从出气孔31B排出进入第一导气弧面314与第二导气弧面324构成的排气缝34内。由于排气缝34的形状为由中心向外呈双曲线形延伸，使气流从排气缝34出来后会沿着扩盘部322的底面径向水平地高速排出。根据伯努利原理，此时晶圆上方的气压变成负压，而晶圆下方的气压高于晶圆上方的气压，较大的气压将晶圆托起，使晶圆被伯努利原理吸盘30吸附起来。伯努利原理吸盘30下方粘贴有硅胶垫片33，硅胶垫片33上设有若干辐射状分布的柔性导气鳍片331，具有导气和缓冲作用，降低晶圆的破碎率。

在晶圆加工工艺过程中，借助所述传输装置100的可翻转机械臂20，还可以对晶圆进行正反面的翻转处理，以满足工艺站点加工处理和存放的需求。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

设计图

晶圆加工工艺中的传输装置论文和设计

晶圆加工工艺中的传输装置论文和设计-侯晓弈

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢