晶圆传输装置及其机械手臂的制作方法

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆传输装置及其机械手臂。

背景技术：

晶圆的生产与制作属极为精密的加工技术，其通常需借助晶圆传输装置来进行运输传递等作业。例如，准备对晶圆进行刻蚀加工时，需要利用晶圆传输装置将晶舟内的待刻蚀晶圆传输至刻蚀机台内。

现有一种晶圆传输装置包括机械手臂，该机械手臂的表面设有卡槽，晶圆用于放置在该卡槽内，以防止机械手臂在传送晶圆时发生晶圆平移(即晶圆相对机械手臂运动)。然而，现有机械手臂易出现碰撞损伤，另外，机械手臂的传送晶圆效率较低，影响了生产效率。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：现有机械手臂易出现碰撞损伤，且传送晶圆效率较低。

为了解决上述问题，本实用新型的一个实施例提供了一种机械手臂，其包括：托板；固定在所述托板上的绒毛垫，所述绒毛垫至少部分裸露于所述托板的用于承载晶圆的表面，并适于在与所述表面之上的晶圆接触时利用范德华力吸附晶圆。

可选地，所述绒毛垫包括托垫和绒毛，所述托垫固定在所述托板上，所述绒毛固定在所述托垫上。

可选地，所述托板设有贯穿所述表面的螺纹通孔，所述托垫嵌设在所述螺纹通孔内，并通过与所述螺纹通孔螺纹配合的螺钉固定在所述托板上。

可选地，所述绒毛为硅树脂橡胶绒毛或聚酯树胶绒毛。

可选地，所述机械手臂上所有绒毛的黏合力之和为6N以上。

可选地，所述绒毛垫上的绒毛排列成环形。

可选地，所述绒毛垫的数量为三个以上，各个所述绒毛垫之间间隔排布。

可选地，所述托板包括：

主板；

排列成八字形的第一支板和第二支板，在所述主板的同一侧与所述主板固定连接；

所述主板靠近所述第一支板和第二支板的一端、所述第一支板远离所述主板的一端、所述第二支板远离所述主板的一端均设置有所述绒毛垫。

可选地，所述表面为平面。

另外，本实用新型还提供了一种晶圆传输装置，其包括上述任一所述的机械手臂。

在本实用新型的技术方案中，机械手臂传送晶圆时，晶圆放置在托板的表面，并与绒毛垫接触，借助晶圆与绒毛垫的绒毛之间的范德华力，晶圆被稳稳地附着在机械手臂上，不易发生平移，这样不仅可以避免发生机械手臂碰伤，还可以提高晶圆的传送速度以提高生产效率。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征、方面及其优点将会变得清楚。

附图说明

附图构成本说明书的一部分，其描述了本实用新型的示例性实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理，在附图中：

图1是本实用新型的一个实施例中机械手臂的平面简化示意图；

图2是图1沿A-A方向的剖面图；

图3是图1所示机械手臂中绒毛垫沿厚度方向的剖面图；

图4是本实用新型的一个实施例中绒毛垫的平面简化示意图；

图中标号说明如下：

1-托板，S-表面；

10-主板，11-第一支板，12-第二支板；

2-绒毛垫；

20-托垫，21-绒毛；

θ-倾角，L-长度，R-半径。

具体实施方式

承上所述，现有机械手臂易出现碰撞损伤，且传送晶圆效率较低。

经研究发现，造成上述问题的原因为：在将机械手臂上的晶圆传输至晶舟上时，晶圆可能会与晶舟相碰，导致晶圆发生平移，并与机械手臂中卡槽外围的部位相碰，从而在机械手臂上出现碰撞损伤，且碰撞损伤大都出现在机械手臂的边角；另外，鉴于机械手臂上的晶圆易发生平移，故机械手臂传送晶圆的速度不能太快，导致传送晶圆效率较低。

鉴于此，本实用新型提供了一种改进的机械手臂，其通过设置绒毛垫，并借助晶圆与绒毛垫的绒毛之间的范德华力，来稳稳地吸附晶圆，使晶圆不易发生平移，这样不仅可以避免发生机械手臂碰伤，还可以提高晶圆的传送速度以提高生产效率。

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本实用新型范围的限制。

此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。

以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。

应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型提供了一种晶圆传输装置，其用于在晶圆的生产与制作过中进行晶圆的运输传递等作业。例如，准备对晶圆进行刻蚀加工时，利用晶圆传输装置将晶舟内的待刻蚀晶圆传输至刻蚀机台内。刻蚀完成之后，再利用晶圆传输装置将刻蚀机台内的晶圆传输至晶舟内，以准备进行晶圆的下一加工流程。该晶圆传输装置包括机械手臂和驱动机械手臂运动的驱动机构，其中，机械手臂作为晶圆传输装置的执行端，用来执行传送晶圆的操作。

结合图1至图2所示，该机械手臂包括托板1和固定在托板1上的绒毛垫2，绒毛垫2至少部分裸露于托板1的用于承载晶圆(未图示)的表面S。绒毛垫2模仿壁虎、蜘蛛等动物脚掌的绒毛(也称刚毛)，具有附着力强的优点，因而用来吸附晶圆。当晶圆放置在托板1的表面S上以进行传送时，晶圆与绒毛垫2接触，借助晶圆与绒毛垫2的绒毛之间的范德华力，晶圆被稳稳地附着在机械手臂上，不易发生平移，这样不仅可以避免发生机械手臂碰伤，还可以提高晶圆的传送速度以提高生产效率。

在本实施例中，托板1的表面S为平面，即，托板1的表面S不会呈现凹凸不平的形貌，这样一来，即使晶圆因意外发生平移，也不会因与表面S中凸出的部分相碰而产生碰伤。

参考图1，在本实施例中，托板1为Y型，其包括主板10、排列成八字形的第一支板11和第二支板12。第一支板11和第二支板12在主板10的同一侧(图中显示为上侧)与主板10固定连接。在传送晶圆时，晶圆一般放置在第一支板11、第二支板12，以及主板10靠近第一支板11、第二支板12的一端(图中显示为上端)。

在本实施例中，机械手臂上绒毛垫2的数量为三个，三个绒毛垫2按照三角形间隔排布，其中一个绒毛垫2设置在主板10靠近第一支板11和第二支板12的一端(图中显示为上端)，第二个绒毛垫2设置在第一支板11远离主板10的一端(图中显示为上端)，第三个绒毛垫2设置在第二支板12远离主板10的一端(图中显示为上端)，以使在传送晶圆时，晶圆能被可靠地吸附在第一支板11、第二支板12，以及主板10靠近第一支板11、第二支板12的一端(图中显示为上端)。

参考图2，在本实施例中，绒毛垫2包括托垫20和绒毛21，托垫20固定在托板1上，绒毛21固定在托垫20上。进一步地，托垫20通过螺钉固定在托板1上。具体地，托板1设有贯穿表面S的螺纹通孔(未标识)，托垫20嵌设在所述螺纹通孔内，螺钉3与该螺纹通孔螺纹配合，且螺钉3的末端(图中显示为上端)以插入托垫20的方式与托垫20固定连接，从而实现绒毛垫2与托板1之间的固定。

需说明的是，在本实用新型的技术方案中，绒毛垫2固定在托板1上的方式并不局限于所给实施例。例如，可以使托垫20粘连在托板1上，以此将绒毛垫2固定在托板1上。或者，也可以通过在托板1的表面S形成一盲孔、然后将绒毛垫2的托垫20紧紧地插入该盲孔内，以此将绒毛垫2固定在托板1上。

经研究发现，当机械手臂上所有绒毛21的黏合力之和大于或等于6N时，能在较快的速度下传送晶圆，且此时晶圆很难发生平移。

在本实施例中，绒毛21为硅树脂橡胶绒毛或聚酯树胶绒毛，即，绒毛21的材质为硅树脂橡胶或者聚酯树胶，其具有较大的疲劳强度，不易断裂，避免了断裂的绒毛21随着传送的晶圆进入晶圆加工机台内而引入新的污染源。

如图3所示，在本实施例中，绒毛21的倾角θ(即托垫20用来固定绒毛21的表面与绒毛21之间的夹角)为25度至35度，长度L为0.2mm至1mm，半径R为0.1um至0.2um，各个绒毛21之间的间隔为0.3um至0.6um。

经测量发现，本实施例的具备以上参数，且材料为硅树脂橡胶或者聚酯树胶的单根绒毛21的黏合力大约为190uN。基于单根绒毛21的黏合力，以及上述提及的机械手臂上所有绒毛21的黏合力之和要求，可以计算出机械手臂上绒毛21的数量。根据计算出的绒毛21数量将所有绒毛21均分在机械手臂的所有绒毛垫2上。

绒毛21的倾角不仅会影响绒毛垫2与晶圆之间的摩擦力，还会影响晶圆的脱附能力。所述摩擦力的方向平行于晶圆的直径，在该摩擦力的作用下，放置在绒毛垫2上的晶圆不易相对机械手臂发生平移。所述脱附能力是指吸附在绒毛垫2上的晶圆被机械手臂传送至指定位置之后，晶圆脱离绒毛垫2的难易程度。经研究发现，在绒毛21的倾角设置为25度至35度时，既能获得较大的所述摩擦力以保证晶圆的平稳传送，与此同时还能获得较强的所述脱附能力以保证传送到位的晶圆很容易自机械手臂脱离。

参考图4所示，在本实施例中，绒毛垫2为圆形，绒毛垫2上的所有绒毛21排列成与绒毛垫2同心的环形，这样一来，在绒毛垫2上的绒毛21数量一定的情况下，能够确保绒毛垫2上的所有绒毛21与晶圆有最大的接触面积，从而在传送晶圆时确保每个绒毛垫2能够提供最大的黏合力。更进一步地，在本实施例中，绒毛垫2上的所有绒毛21排列成圆环形。当然，绒毛垫2上的所有绒毛21也可以排列成方形环、椭圆形环等。

需说明的是，在本实用新型的变换例中，绒毛垫也可以构造为方形、菱形、三角形或不规则的形状，绒毛垫的数量也可以为一个、两个或四个以上，在不考虑绒毛数量的前提下。

至此，已经详细描述了根据本实用新型实施例的半导体装置及其制造方法。为了避免遮蔽本实用新型的构思，没有描述本领域所公知的一些细节，本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。另外，本说明书公开所教导的各实施例可以自由组合。本领域的技术人员应该理解，可以对上面说明的实施例进行多种修改而不脱离如所附权利要求限定的本实用新型的精神和范围。