抓取装置、传输机械手及传输系统的制作方法

1.本实用新型涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种抓取装置、传输机械手及传输系统。


背景技术：

2.在半导体的制作过程中，晶圆清洗技术是极其重要的。晶圆清洗主要是去除晶圆表面的各种杂质粒子，如微粒、有机物、无机金属离子等，使晶圆的表面洁净度达到超大规模集成电路工艺要求。在湿法晶圆清洗过程中，晶圆传输方式通常为借助机械手夹取晶圆进行传送，机械手传送晶圆过程中，容易出现静电现象，进而导致晶圆电性异常，影响晶圆产品的质量。
3.因此，如何保证机械手传输晶圆时晶圆产品的质量是亟需解决的问题


技术实现要素：

4.鉴于上述相关技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种抓取装置、传输机械手及传输系统，旨在解决湿法晶圆清洗过程中利用机械手传输晶圆时晶圆表面上存在静电荷，影响晶圆产生质量的问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于传输机械手的抓取装置，其特征在于，包括：
6.对称设置地两个夹持组件；各所述夹持组件包括基座和支架组件；所述支架组件包括第一支架及两个第二支架；所述两个第二支架的一端与所述基座连接，所述两个第二支架的另一端与所述第一支架连接；所述基座固定在所述传输机械手的夹持驱动装置上；所述两个夹持组件用于在所述夹持驱动装置的驱动下彼此靠近或远离，通过所述第一支架夹持或松开承载有晶圆的晶圆盒；
7.设置在各所述夹持组件上的去静电装置；所述去静电装置包括喷嘴组件和等离子管道；所述喷嘴组件包括主管道以及间隔设置在所述主管道上的若干喷嘴；所述主管道位于所述基座与所述第一支架之间且与所述两个第二支架连接；所述等离子管道的一端与所述喷嘴组件的所述主管道连通，所述等离子管道的另一端与离子发生器连通；所述离子发生器产生的等离子经所述等离子管道及所述主管道从所述若干喷嘴喷射至所述晶圆上。
8.上述抓取装置，通过将去静电装置安装在夹持组件上，即夹持组件上设有喷嘴组件以及等离子管道，则离子发生器产生的等离子经等离子管道及喷嘴组件喷射至两个夹持组件夹持的晶圆盒内的晶圆上，实现去除晶圆上的静电，确保了晶圆产品的质量。
9.基于同样的发明构思，本实用新型还提供一种传输机械手，包括如前文所述的抓取装置，夹持驱动装置，以及升降驱动装置；其中，所述夹持驱动装置包括驱动组件及平行设置地两个活动杆；所述驱动组件与所述两个活动杆的一端连接；所述驱动组件还与所述升降驱动装置连接；所述两个夹持组件的两个基座分别设置在所述两个活动杆上。
10.上述传输机械手，具有自带去静电装置的抓取装置，便于在传输晶圆时去除晶圆
上的静电，确保了晶圆产品的质量。
11.基于同样的发明构思，本实用新型还提供一种传输系统，包括如前文所述的传输机械手、以及与所述抓取装置的所述喷嘴组件连接的离子发生器。
12.上述传输系统，可实现在传输晶圆时去除晶圆上的静电，确保了晶圆产品的质量。
附图说明
13.图1为本实用新型实施例的传输机械手的结构示意图；
14.图2为本实用新型实施例的抓取装置的结构示意图；
15.图3为本实用新型实施例的抓取装置夹持有晶圆盒的结构示意图一；
16.图4为本实用新型实施例的抓取装置夹持有晶圆盒的结构示意图二；
17.图5为本实用新型实施例的抓取装置夹持有晶圆盒的结构示意图三；
18.图6为本实用新型实施例的抓取装置夹持有晶圆盒的结构示意图四；
19.图7为本实用新型实施例的传输系统的结构示意图一；
20.图8为本实用新型实施例的传输系统的结构示意图二；
21.附图标记说明：
22.1-传输机械手；10-抓取装置；11-夹持组件；111-基座；112-支架组件；1121-第一支架；1122-第二支架；11221-固定部分；11222-伸缩部分；12-去静电装置；121-喷嘴组件；122-等离子管道；1211-主管道；1212-喷嘴；20-夹持驱动装置；21-驱动组件；22-活动杆；30-升降驱动装置；40-晶圆；50-晶圆盒；70-离子发生器；80-水平驱动装置；90-喷射控制器；91-开关组件。
具体实施方式
23.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解得更加透彻全面。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。
25.在半导体的制作过程中，晶圆清洗技术是极其重要的。晶圆清洗主要是去除晶圆表面的各种杂质粒子，如微粒、有机物、无机金属离子等，使晶圆的表面洁净度达到超大规模集成电路工艺要求。在湿法晶圆清洗过程中，晶圆传输方式通常为借助机械手夹取晶圆进行传送，机械手传送晶圆过程中，容易出现静电现象，进而导致晶圆电性异常，影响晶圆产品的质量。
26.基于此，本实用新型希望提供一种能够解决上述技术问题的方案，其详细内容将在后续实施例中得以阐述。
27.本实用新型实施例：
28.本实用新型实施例提供一种传输机械手，其包括抓取装置，夹持驱动装置，以及升降驱动装置。主要通过对用于传输机械手的抓取装置的结构作改进，即将去静电装置安装
在抓取装置上，实现抓取装置夹持承载有晶圆的晶圆盒时可向晶圆喷射等离子，以消除晶圆上的静电，从而避免利用传输机械手传输晶圆盒时因出现静电现象导致晶圆电性异常，进而保证了晶圆产品的质量。为了便于理解，本实施例下面结合图1至图8所示例的传输机械手或其所在的系统作示例性说明。
29.请参见图1至图3，本实施例中的传输机械手至少包括：抓取装置10，夹持驱动装置20，以及升降驱动装置30。夹持驱动装置20分别与抓取装置10、升降驱动装置30连接；升降驱动装置30用于驱动抓取装置10及夹持驱动装置20作上升或下降运动；夹持驱动装置20用于驱动抓取装置10夹持或松开承载有晶圆的晶圆盒。
30.在本实施例中，抓取装置10包括对称设置地两个夹持组件11；各夹持组件11包括基座111和支架组件112；支架组件112包括第一支架1121及两个第二支架1122；两个第二支架1122的一端与基座111连接，两个第二支架1122的另一端与第一支架1121连接；基座111固定在传输机械手的夹持驱动装置20上；两个夹持组件11用于在夹持驱动装置20的驱动下彼此靠近或远离，通过第一支架1121夹持或松开承载有晶圆40的晶圆盒50。抓取装置10还包括设置在各夹持组件11上的去静电装置12；去静电装置12包括喷嘴组件121和等离子管道122；喷嘴组件121包括主管道1211以及间隔设置在主管道1211上的若干喷嘴1212；主管道1211位于基座111与第一支架1121之间且与两个第二支架1122连接；等离子管道122的一端与喷嘴组件121的主管道1211连通，等离子管道122的另一端与离子发生器70连通；离子发生器70产生的等离子经等离子管道122及主管道1211从若干喷嘴1212喷射至晶圆40上。
31.可以理解的是，在湿法晶圆清洗过程中，须利用传输机械手传输晶圆盒50以使晶圆40依次进入各清洗工艺槽完成各工艺的清洗。而在传输机械手传输晶圆盒50时，由于夹持组件11与晶圆盒50间以及晶圆盒50与晶圆40间存在摩擦，以使晶圆40带上静电。对此，本实施例可在传输机械手传输晶圆盒50时，借助安装在抓取装置10上的去静电装置向晶圆40喷射等离子。离子发生器产生的等离子包括正负离子，则可通过正负离子中和晶圆40表面的静电，达到消除晶圆40表面的静电的目的，有效防止晶圆40表面的静电残留对后续制程的影响，从而保证晶圆产品的质量，利于提升晶圆产品良率。
32.还可以理解的是，晶圆盒50通常包括配合围成空腔结构的顶部、侧壁以及底部，顶部设有开口，底部是封闭的。两个相对的侧壁内侧对称设置有多个用于承载晶圆的晶圆槽道，此晶圆槽道呈弧形，可与晶圆紧密接触。与此同时，此两个相对的侧壁外侧对称设置有卡槽，此卡槽可为自侧壁靠近顶部的一端向外侧延伸所形成的结构，此卡槽用于与夹持组件11的第一支架1121连接。在本实施例中，还可在抓取装置10上设置距离传感器以检测是否夹持晶圆盒50。此距离传感器在抓取装置10上的具体安装位置可灵活设置，例如，距离传感器可安装在基座111上，也可安装在第一支架1121上，还可安装在第二支架1122上。此外，抓取装置10上距离传感器的数量可为但不限于一个或两个，例如两个夹持组件11上均设有一个距离传感器，或仅其中一个夹持组件11上设有一个距离传感器。基于前文阐述，抓取装置10夹持晶圆盒50时，是通过抓取装置10中两个夹持组件11的第一支架1121来勾住晶圆盒50两侧的卡槽，为保证检测准确度，可直接在抓取装置10中两个夹持组件11的第一支架1121上分别设置距离传感器，以用于检测第一支架1121与晶圆盒50的距离，从而判断抓取装置10是否夹持到晶圆盒50。在本实施例中，还可设置抓取装置10中各夹持组件11的两个第二支架1122均为可伸缩支架。作为举例，如图2所示，抓取装置10具有四个第二支架1122，
各第二支架1122为空心杆状可伸缩支架。各第二支架1122包括固定部分11221和套在固定部分11221内的伸缩部分11222。使用时，可将伸缩部分11222从固定部分11221内拉出合适长度并锁定此位置，以更好地适用于晶圆清洗设备内不同工艺位中用于放置晶圆盒50的平台的高度。
33.还可以理解的是，当利用传输机械手带动晶圆盒50在若干清洗工艺槽间有序移动时，传输机械手通常须执行下降、上升、平移、夹持晶圆盒50及松开晶圆盒50等动作。对此，传输机械手可包括夹持组件11、以及驱动夹持组件11作纵向升降、横向平移、夹持或松开动作的驱动装置。在本实施例中，此驱动装置包括依次连接的夹持驱动装置20，升降驱动装置10，水平驱动装置80。
34.其中，夹持驱动装置20包括驱动组件21及平行设置地两个活动杆22；驱动组件21与两个活动杆22的一端连接；驱动组件21还与升降驱动装置10连接；两个夹持组件11的两个基座111分别设置在两个活动杆22上。可以理解的是，驱动组件21可用于调节两个活动杆22间的间距。而驱动组件21的具体结构可灵活设置，仅需能实现上述功能即可。举例来说，驱动组件21可通过控制两个活动杆22平移或旋转来改变两者间的间距。在一个示例中，驱动组件21为旋转制动组件，两个活动杆22一端与旋转制动组件配合实现同步反向转动，达到增大或缩小两个活动杆22间的间距的目的。在另一示例中，驱动组件21为平移开合组件，平移开合组件带动两个活动杆22朝相对的两侧移动，实现增大或缩小两个活动杆22间的间距。由于两个夹持组件11是分别安装在两个活动杆22上，当两个活动杆22间的间距有所改变时，两个夹持组件11间的间距同步发生变化。可见，夹持驱动装置20可驱动两个夹持组件11彼此靠近或远离，以达到夹持或松开晶圆盒50的目的。
35.其中，升降驱动装置30与驱动组件21连接，以用于控制夹持驱动装置20沿纵向作升降运动，并通过夹持驱动装置20带动抓取装置10一起进行升降运动。此升降驱动装置10可包括但不限于升降气缸。
36.其中，水平驱动装置80与升降驱动装置30连接，以用于控制升降驱动装置10沿横向作水平移动，并通过升降驱动装置10带动夹持驱动装置20及抓取装置10一起进行水平移动。此升降驱动装置80可包括但不限于滑轨。
37.在本实施例中，请参见图3、图7，为了可灵活地选定消除晶圆40上静电的时机，还可为去静电装置12配置喷射控制器90以及开关组件91。喷射控制器90与开关组件91电性连接；开关组件91设置在等离子管道122上。在实际应用中，开关组件91可设置在等离子管道122的末端，也即位于等离子管道122靠近离子发生器70的一端。此开关组件91可为但不限于截止阀或调节阀。说明的是，本实用新型的传输机械手可用于晶圆清洗设备，通常晶圆清洗设备包括若干清洗工艺槽、传输机械手以及电气控制系统等部件。通过电气控制系统的控制，由传输机械手带着晶圆盒依次自动完成各工艺的清洗，使晶圆表面洁净度达到相关工艺要求。此电气控制系统主要由主控制器、触摸屏等模块组成。为便于用户的操作，可将喷射控制器90与主控制器进行电连接，以使喷射控制器90可接收来自主控制器的控制指令。也就是说，操作人员可通过在主控制器下发相应操作指令，并通过喷射控制器90传送至开关组件91，从而控制开关组件91的保持状态。若开关组件91呈开启状态以导通离子发生器与去静电装置12时，离子发生器产生的等离子便可经等离子管道122及主管道1211从若干喷嘴1212喷出，以去除晶圆40上的静电。若开关组件91呈关闭状态未导通离子发生器与
去静电装置12时，则此时不消除晶圆40上的静电。还需要说明的是，利用传输机械手带动晶圆盒50从前一个清洗工艺槽传送至后一个清洗工艺槽的过程中，为避免抓取装置10处于清洗工艺槽内的清洗液中也向晶圆喷射等离子而产生不良影响，可设定传输机械手带动晶圆盒40离开清洗工艺槽内的清洗液后再启动去静电装置。例如，可设定传输机械手带动晶圆盒40在作水平移动时，启动去静电装置，以去除晶圆盒40上的静电。
38.在本实施例中，还可灵活地设置等离子管道122的具体数量以及其在主管道1211上的具体安装位置。为便于理解，下面结合一些示例进行详细阐述。在一示例中，如图4所示，可以设置喷嘴组件121的主管道1211与一根等离子管道122连通。这一根等离子管道122可固定在主管道1211的居中位置，此时离子发生器70产生的等离子经等离子管道122进入主管道1211时，是从主管道1211的居中位置朝主管道1211的两端分流，并通过主管道121上的若干喷嘴1212喷射出去，以尽可能保证主管道1211上若干喷嘴1212均能喷射出较多的等离子。在另一示例中，如图3所示，可以设置喷嘴组件121的主管道1211与两根等离子管道122连通。这两根等离子管道122可持有一定的间距，其中一根等离子管道122可靠近某一个第二支架1122，另一根等离子管道122可靠近另一个第二支架1122。此时离子发生器70产生的等离子经两根等离子管道122进入主管道1211，利于增加进入主管道1211内的等离子数量，从而使主管道1211上若干喷嘴1212喷射出更多的等离子，加快去除晶圆上静电的效率。在又一示例中，如图5所示，还可设置喷嘴组件121的主管道1211与多根(大于2)等离子管道122连通。可设置等离子管道122的具体数量与喷嘴1212的具体数量一致，同时等离子管道122与喷嘴1212一一对应。此时可保证若干喷嘴1212能均匀地喷射出等离子，利于保证晶圆上静电消除的效果。还需要说明的是，在上述示例中，等离子管道122设置在主管道1211的侧壁上且朝抓取装置10的外侧延伸，其中抓取装置10的外侧为远离晶圆盒50的一侧。
39.在本实施例中，还可灵活地设置若干喷嘴1212的具体结构及数量以及其在主管道1211上的具体设置位置。为便于理解，下面结合一些示例进行详细阐述。在一示例中，如图2至图5所示，若干喷嘴1212为主管道1211侧壁上的若干孔洞。可设置若干孔洞处于同一水平位置，还可设置若干孔洞的尺寸全部相同或部分相同或各不相同，还可设置若干孔洞的形状全部相同或部分相同或各不相同。作为举例，主管道1211上的若干孔洞的尺寸及形状均相同，其中孔洞的形状可为但不限于圆形、正方形或多边形。在另一示例中，如图6所示，若干喷嘴1212为自主管道1211侧壁朝抓取装置10的内侧延伸出来的若干支管道，若干支管道上远离主管道1211的一端设有开口，其中抓取装置10的内侧为靠近晶圆盒50的一侧。可按需设置若干支管道的长度，还可设置若干支管道倾斜置于主管道上，其倾斜角(小于90
°
)可根据实际需求灵活设置。在实际应用中，可能晶圆上的静电荷比较集中在某一区域，可设置合适长度以及合适倾斜角的若干支管道，以使经若干支管道喷射出的等离子集中对晶圆上静电荷较为密集的区域进行静电消除，更利于保证晶圆产品的质量。还需要说明的是，在上述示例中，为保证经若干喷嘴1212喷射出的等离子可喷射至晶圆盒50内每个干晶圆40上，若干喷嘴1212的具体数量以及间距可适配于晶圆盒50内若干晶圆40的设置情况。以若干喷嘴1212为主管道1211侧壁上的若干孔洞作为举例说明，可设置若干孔洞的数量等于晶圆盒50中用于承载晶圆40的若干晶圆槽道的数量，且若干孔洞间的间距与晶圆盒中若干晶圆槽道间的间距相等。也可设置若干孔洞的数量大于晶圆盒50中若干晶圆槽道的数量，且若干孔洞间的间距小于晶圆盒中若干晶圆槽道间的间距。
40.本实用新型实施例还提供一种传输系统，如图8所示，此传输系统包括传输机械手1、以及与传输机械手1中抓取装置10的喷嘴组件121连接的离子发生器70。其中，传输系统内的传输机械手1可为前文任一实施例所提供的传输机械手。当传输机械手1夹持有晶圆盒50时，可开启离子发生器70，离子发生器70产生的等离子可从喷嘴组件121喷嘴至晶圆盒50内的晶圆40上，以去除晶圆上的静电，从而确保晶圆产品的质量。
41.应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。